8. Параметри режиму підсилення та їх розрахунок за динамічними х-ками транз.Ного каскаду.

Суть графоаналітичного способу визначення параметрів режиму підсилення каскаду за навантажувальними х-ками полягає в наступному (на прикладі каскаду зі спільним емітером).

1. На сім’ї вихідних статичних характеристик I_К= f(U_KE)I_Б = const будується вихідна навантажувальна пряма. Для каскадів з фіксованим струмом бази та фіксованим потенціалом бази ця пряма будується за формулою =(E_K-U_КБ)/R_K. Для каскаду з температур­ною стабілізацією помітно відрізнятимуться динамічні вихідні х-ки для постійного та змінного струмів (рис.) унаслідок наявності в емітер­ному колі БТ ланцюжка R₃, C₁. Постійна складова струму емітера протікає через резистор R₃, отже, U_КБ~=E_K - I_K~R_K - I_E~R₃, або, оскільки в активному режимі I_E~ I_K=, U_КБ~=E_K - I_K~(R_K + R₃).

Тому рівняння вихідної навантажувальної прямої для постійної складової струму транз.а має вигляд (пряма I на рисунку) I_K~=

Змінна складова струму I_E~ через резистор R₃ не протікає. Тому рівняння вихідної навантажувальної х-ки для змінного струму має вигляд I_K=

Для каскаду з температур­ною стабілізацією розрахунок параметрів підсилювального режиму вимагає застосування навантажувальної прямої саме для змінного струму за рівнянням – пряма 2 на рисунку.

Будується вхідна навантажувальна х-ка каскаду, яка практично збігається з вхідною характерис­тикою БТ: I_Б= f(U_БE) при U_КE  0.

3. На вхідній і вихідній навантажувальних х-ках відмічається положення початкової робочої точки режиму спокою (U_БE0, I_Б0, U_КE0, I_К0), яку або задають, або вибирають з міркувань проектування.

4. Розгортаючи змінну напругу U_БE з амплітудою U_mБ відносно постійного рівня U_БE0, знаходять відповідну зміну струму I_Б відносно струму спокою I_Б0. Знаходять амплі­туду I_mБ (у разі потреби, усереднюючи верхню й нижню амплітуди: I_mБ= (I_mБ1 +I_mБ2)/2.

5. Перенесенням точок В і С на вихідну навантажу­вальну пряму визначають на ній робочу ділянку струму бази, а також відповідні до цієї ділянки зміни колекторної напруги U_КE відносно постійного рівня U_КE0 і струму I_К відносно рівня I_К0. За допомогою усереднення визначають амплі­туди U_mК та I_mК.

6. Використовуючи знайдені амплітуди U_mБ, I_mБ, U_mK, I_mK, за формулами (плакат 61), розраховують параметри режиму підсилення.

Існує також спосіб визначення параметрів режиму під­силення за допомогою h-параметрів.

Для найпростішого транз.ного підсилювача на низьких частотах маємо:

K_U=-, K₁=-,

R_вх=-, R_вих =-,

8. Частотні властивості бт. Схеми зі спільною базою та спільним емітером. Вплив ємностей переходів і розподіленого опору бази на частотні властивості транз.А.

Залежність параметрів БТ від частоти зумовлена інерційністю процесів дифузії неосновних носіїв у базі, а також впливом ємностей переходів і розподіленого опору бази. Ці обставини обмежують частотний діапазон транз.ів. Наприклад, робочі частоти сплавних транз.ів не перевищують 20 - 30 МГц.

На низьких частотах період зміни напруги на ЕП значно більший за час прольоту неосновних носіїв через базу. Внаслідок цього градієнти концентрацій носіїв у базі біля емітера і колектора змінюються одночасно, і тому струми I_E, I_K та I_Б синфазні, а коеф.и передачі струму і є дійсними величинами.

При зростанні частоти період зміни напруги на ЕП зменшується і стає сумірним з часом дифузії неосновних носіїв через базу. Це призводить до того, що струм колектора I_K відставатиме від струму емітера I_E за фазою (рис.). Крім того, оскільки впродовж півперіоду прямої напруги на ЕП макс. згусток інжектованих до бази неосновних носіїв не встигає досягти колектора, то наступного півперіоду концентрація цих носіїв і градієнт їх концентрації біля емітера будуть меншими, ніж у будь-якому іншому місці бази. У базі виникає градієнт концентрації неосновних носіїв, який викликає їх рух у бік емітера і зменшення колекторного струму (рис.). Отже, на високих частотах коеф.и передачі струму та набирають комплексного характеру і зменшуються за модулем при збільшенні частоти.

() = I_K/I_E= ()

() =

Фазове зміщення дорівнює tg( _Б) = _Б = - arctg .

Величину  = 1/(2 ) називають сталою часу БТ у ССБ, і вона приблизно дорівнює середній тривалості дифузії неосновних носіїв через базу:  =  (1- )

де  - середня тривалість життя дірок у базі.

Для ССЕ коеф. передачі струму бази

() = = - arctg

Частота _Е - це гранична частота БТ у ССЕ, при якій модуль комплексного коеф. передачі струму бази зменшується в раз.

При цьому граничні частоти транз.а зі спільною базою і спільним емітером мають такий зв’язок:

= (1- ) або = /

З останніх формул випливає, що частотні властивості БТ у схемі зі спільним емітером значно гірші, ніж у схемі зі спільною базою. Для порівняння на рисунку 1 зображено частотні х-ки обох схем увімкнення.

Причиною різкого зменшення в ССЕ при збільшенні частоти порівняно з ССБ є не тільки зменшення коеф. , а і насамперед збільшення зсуву фаз між струмом I_E та I_K. На низьких частотах струм I_E та I_K. приблизно збігається за фазою (рис. 2 а), і струм малий. На високих частотах збільшується зсув фаз між струмом I_E та I_K, зростає струм бази I_Б (рис. 2 б), і тому зменшується коеф. передачі .

З рисунка 1 бачимо, що для схеми зі спільним емітером існує так звана частота зрізу fт, на якій модуль дорівнює одиниці: fт = f = f .

БТ має цікаву властивість: при частотах f > (3-4) f добуток модуля і частоти, при якій вимірюється модуль , є величина стала і дорівнює частоті зрізу

=

Фізична еквівалентна схема БТ у ССБ на високих частотах показана на рисунку. На ній враховано вплив бар’єрної ємності КП С_К на роботу транз.а. Дифузійна ємність увімкненого в прямому напрямі ЕП не враховується, тому що малий опір r_E звичайно в десятки тисяч разів менший за опір КП r_K, і тому опір r_E шунтує ємність ЕП до дуже високих частот.

Змінна складова струму, створеного джерелом E, розгалужується на три гілки: через опір КП r_K, через бар’єрну ємність КП С_К і через опори r_Б та R_K. Оскільки r_K великий, то струм через нього незначний. На низьких частотах реактивний опір ємності С_К також великий, і струм через ємність майже не протікає. Але при збільшенні частоти опір ємності С_К зменшується, і все більша частка струму від джерела E проходить через ємність. Для зменшення шунтувальної ємності треба зменшувати опір робочого кола r_Б + R_K, щоб виконувалась умова R_K+ r_Б << 1/C_K

У граничному випадку вважаємо, що R_K=0, і тоді r_Б << 1/C_K або r_Б C_K << 1/

З формули видно, що чим менший добуток r_Б C_K , тим на більш високих частотах може працювати БТ. Тому величина r_Б C_K є важливим частотним параметром транз.а і подається в довідниках.